基于CCD的激光熔覆熔池平滑度在线监测系统研究

由于激光熔覆过程高温高亮,无法实时准确判断熔覆效果。使用CCD相机结合平滑度监测算法,对不同功率下的熔池形貌进行监测,验证算法性能,判断熔覆效果,同时尝试叶片修复。结果表明:激光功率过大或者扫描速度过慢,均会导致熔池边缘平滑度较差,进而认为熔覆参数不合适;为防止熔坏基材,可根据监测效果及时停机;发现激光功率与熔池边缘平滑度呈负相关。

In-process tool wear monitoring using laser-CCD

A simple and reliabe monitoring method based on laser-CCD trigonometric measurement is Proposed for toolwear sensing in the automation of manufacturing processes, and experimental results show this method is good for in-dustrial use.

连续激光辐照面阵CCD串扰现象时空分布特性

研究了532 nm连续激光辐照面阵CCD串扰现象的时空分布特性。以CCD垂直传输沟道的最上游、中游、最下游三个部位作为典型辐照部位。研究结果表明,激光辐照CCD垂直沟道方向上不同位置,不会影响主光斑出现的时序,只要连续激光开始辐照时刻或结束辐照时刻在读出转移动作之前,主体信号电荷将形成干扰图像中的主光斑;但辐照部位对串扰线的时空分布具有重要影响。串扰线长度和空间分布位置,在激光结束辐照于读出转移时刻之前时,与携带溢出电荷的垂直传输势在读出转移时刻到达的位置有关;在激光结束辐照于读出转移时刻之后时,与获得溢出电荷的垂直传输势阱对应的绑定像素位置有关。研究结果进一步完善了连续激光对面阵CCD成像器件的干扰效应研究。

基于线阵CCD的折射率和浓度测量装置

本文提出了一种结合激光器和线阵CCD的折射率测量方法,利用光线穿过平行板介质时产生横向位移的特性,实现对透明介质折射率和浓度的高效、准确测量。装置采用红色点状激光器作为稳定光源,并通过衰减片削弱光强,利用旋转平台精确调整入射角,最后用线阵CCD传感器捕捉光斑位置变化,再录入Matlab程序中,实现对介质折射率以及透明液体浓度的实时测量。

激光对CCD及CMOS图像传感器的损伤阈值研究

针对激光对CCD及CMOS图像传感器的干扰损伤进行了理论分析和实验研究.实验测量出常压及真空条件下1064nm激光对CCD及CMOS图像传感器的干扰阈值、损伤阈值及完全损坏阈值.实验结果表明,CCD或CMOS图像传感器的各种阈值在常压和真空两种不同条件下的差别不明显.实验结果还显示,无论在常压还是在真空条件下,CCD比CMOS更容易受到激光的干扰和损伤甚至严重损坏;而CMOS相机具有很好的抗干扰和抗损伤能力.

CCD强光串扰效应的串扰线缺口现象及其机制

在激光辐照行间转移CCD相机的实验中发现了关于CCD串扰效应的一个新现象,即在串扰线上出现缺口,该缺口紧邻主光斑上侧且随光强增大而减小。基于行间转移面阵CCD的构造和工作过程,利用CCD串扰效应的一种新机制对现象作出了合理的解释。串扰线的形成依赖于在垂直转移动作过程中CCD信号积分势阱中的载流子向垂直转移CCD寄存器中的溢出。串扰线上缺口的出现则是由于CCD的信号积分势阱被读出转移动作清空后再次填满需要经过一定时间,该时间内无信号电荷溢出至转移沟道;读出转移清空存储势阱的时刻是构成主光斑的主体信号电荷按正常时序进入垂直转移CCD寄存器的时刻,故缺口紧邻主光斑的上侧;光强越大,光电子再次填满存储势阱乃至溢出形成串扰线所需要的时间越短,则缺口越小。

高重复频率飞秒激光对面阵CCD的干扰和破坏

采用800 nm,100 fs的超短脉冲激光器对硅面阵CCD进行辐照实验,观测到饱和、串扰以及永久性损伤等多种可能造成成像器件失效的现象,特别是在激光能量较高时,发现CCD在成像时出现了黑白屏的现象。在飞秒激光器以1,10和1000 Hz工作的条件下,分别测量了硅面阵CCD的饱和阈值、串扰阈值和破坏阈值。对破坏后的CCD器件进行了显微分析。在1 kHz工作的条件下进行了视场外干扰实验,观察到串扰和全屏饱和的现象。

1.319μm连续YAG激光束对可见光面阵CCD系统的干扰研究

利用1.319μm连续钇铝石榴石激光对可见光面阵CCD系统进行干扰实验,分析了该CCD系统发生干扰饱和的原因,计算了1.319μm激光辐照面阵可见光CCD的干扰饱和阈值,利用实验数据在定量上验证了计算结果。当像面上激光功率密度达到102W/cm2量级时,CCD出现饱和串音,达到103W/cm2量级时,出现全屏饱和。

1.06μm激光对CCD、CMOS相机饱和干扰效果对比研究

为了对比激光对CCD、CMOS两种图像传感器的干扰效果,利用1.06 μm高重频激光开展了对CCD、CMOS两种相机的饱和干扰实验研究,分析了两种相机在干扰有效面积、饱和干扰面积、干扰前后图像相关度等与激光入射功率之间的关系.实验结果表明：CMOS相机达到单元像素饱和的激光功率阈值是CCD相机的20倍;要达到相同的干扰有效面积,所需的激光功率CMOS相机要大于CCD相机10倍～100倍;要达到相同的饱和像元数,所需的激光功率CMOS相机比CCD相机约大10倍～60倍.因此,CMOS相机要比CCD相机具有更好的抗1.06 μm激光干扰能力.

基于CCD的玻璃厚度在线测量系统

浮法玻璃生产中需要对玻璃在高温区进行在线测量。研究了利用半导体激光和线阵CCD组成的在600℃高温条件下工作的玻璃厚度在线测量系统。系统采用循环水冷却方法使测头工作在正常条件下，利用软件对数据进行处理来克服高温气流等造成的随机误差。系统样机对玻璃厚度进行在线测量的精度达到15μm，测量范围为2～20mm。

单脉冲激光对CCD探测器的硬损伤及损伤概率

在纳秒激光脉冲辐照下,随着CCD探测器损伤程度的加深,成像系统输出画面中先后出现点损伤、白线损伤以及完全失效等现象,且损伤阈值呈现出概率分布特性。实验激光波长为1064nm,首先采用n-on-1辐照模式,研究CCD探测器在不同损伤程度下的损伤现象,从器件工作原理的角度分析各种现象出现的机理。利用光学显微镜观察样品的损伤形貌,发现探测器的损伤部位从内部材料开始,逐渐发展到位于表面的微透镜结构。接下来,采用1-on-1辐照模式测量了点损伤和完全失效阶段的激光能量密度阈值,并以损伤概率的形式进行描述,得到实验样品的完全失效阈值在100 mJ/cm2左右。

脉冲激光对CCD图像跟踪系统干扰效果评估

CCD图像跟踪系统广泛应用于图像制导、光电观测等领域 ,其利用目标的二维图像信息 ,实现对目标的跟踪 ,具有跟踪精度高、隐蔽性好、抗干扰能力强等特点。作为新概念武器之一的激光武器能否对其实现干扰及干扰效果如何是人们最为关心的问题 ;通过开展该领域的实验 ,回答了上述问题 。

连续波YAG激光辐照对面阵CCD探测器成像质量影响的研究

用可见光面阵ＣＣＤ探测器破坏阈值以下的ＹＡＧ连续波激光辐照ＣＣＤ探测器，同时对其成像质量的影响进行了研究，并将其与ＹＡＧ脉冲激光对可见光面阵ＣＣＤ的破坏进行了对比。得出了连续波激光对面阵ＣＣＤ破坏的一些结论，最后对破坏机理进行了分析。

CCD测量激光光斑方法研究

给出了用CCD进行激光光斑成像试验的结果 ,分析了激光光斑的测量精度和测量中存在的问题 。

激光辐照面阵CCD探测器系统局部的干扰效应

采用脉冲与连续激光实现了对面阵CCD探测器系统的干扰 ,研究了脉冲与连续激光辐照CCD探测器系统时 ,CCD探测器系统工作状态的变化 ,测量了CCD探测器系统的饱和阈值范围 ,并分析了造成饱和的原因。在实验中观察到了“光饱和串音”现象 。

脉冲激光对CCD的软损伤技术研究

根据CCD的结构特点,研究分析了YAG脉冲激光对CCD的损伤及其损伤机制,开展了脉冲激光对CCD的软损伤实验,实验验证了光饱和及光饱和串音现象,并提出了光电对抗中可以利用CCD的光饱和串音现象实现干扰对方的光电传感系统的结论。

脉冲激光干扰面阵CCD成像系统的实验研究

为了研究脉冲激光对面阵CCD的干扰效果,采用近场模拟实验的方法,设计了重复频率脉冲激光干扰CCD成像器件近场实验。当CCD器件表面接收激光功率密度达到2.97mJ/cm2时,观察和记录了CCD器件串音饱和现象;当CCD摄像机电子快门打开时,除发射窗口有激光光斑图像外,激光脉冲在激光器出光口竖直方向也会形成偏离出光口位置的漂移光斑图像。分析了CCD摄像机电子快门作用机理及图像信号转移方式机理,并对光斑漂移现象给出了合理解释。结果表明,重复频率脉冲激光可使CCD图像上出现漂移光斑而对图像形成干扰。这为重频脉冲激光干扰CCD的研究提供了理论基础和初步实验验证。

视场外激光干扰CCD探测系统实验研究与理论分析

为了对抗CCD成像制导武器,采用激光辐照方式进行压制性干扰极为有效。由于距目标较远,难以保证激光束能够视场内入射进行饱和干扰,故实施激光视场外干扰。首先进行了视场外激光干扰VC-210B型CCD探测系统的实验,然后利用激光束通过光学系统时的衍射和散射概念,深入分析了视场外激光干扰CCD探测系统的原理,讨论了激光散斑对比度与入射角之间的关系。实验结果和分析结论表明:视场外激光可实现对CCD探测系统的有效干扰,这种干扰主要是由于CCD探测系统的结构对视场外激光的散射和衍射以及视场外激光散斑效应引起的。

基于激光-CCD的高精度在线测厚系统研究

通过对各种测厚传感器性能指标的综合评价,以及对多种厚度测量方法的对比研究,提出了一种以激光传感器和CCD扫描技术相结合、以计算机控制技术为核心的厚度测量的新方法。实际测量现场中,步进电机突然制动所引入的外来振动干扰以及因环境温度变化所导致的工作台变形都是导致厚度测量误差的重要因素,联合对振动系统的建模分析与对测点位置实时标定,以在线补偿测量误差,由此共同构建一个复合板厚度在线监测系统。实际应用结果表时,该系统可有效抑制外来诸多干扰因素的影响,从而实现了复合板厚度的在线高精度测量。

激光对面阵CCD器件破坏的一种新机理

用波长为1 064 nm、脉宽为5 m s的激光辐照SONY ICX055BL可见光硅CCD器件,实验中由图像采集卡采集得到相机的视频输出,同时用示波器检测ICX055BL的输出信号和垂直输出时钟信号。结果表明,在脉冲激光的辐照下,器件比较容易被破坏。研究中将器件作为一个功能整体,破坏机理分析不只局限于CCD的探测、电荷存储、电荷转移的MOS结构部分。结合实验结果和CCD器件的电路特点,初步判断该器件的破坏机理为电路破坏,脉冲激光所产生的信号电荷冲坏了复位的场效应管,使器件整体永久失效。